JPH04137322U - 導波路型光変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】駆動電圧が低く広帯域の導波路型光変調器を実
現する。 【構成】光導波路および２つの電極が形成されている部
分の基板の裏面を溝状に削り取ることにより、電気力線
を導波路に集中させて駆動電圧を下げ、マイクロ波の実
効屈折率を下げて、応答帯域を拡大する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気光学効果を用いた導波路型光変調器における電極特性の改善に 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来の導波路型位相変調器の一例を示す構成図であり、（Ａ）図は平面 図、（Ｂ）図は（Ａ）図のＡ−Ａ断面図である。 図３において、１は光に電界を印加すると屈折率が変化する現象（電気光学効 果）を有する基板であり、例えばＬｉＮｂＯ₃ （ニオブ酸リチウム）等が用いら れる。２は基板１上に形成された光導波路、３，４は光導波路２の両側で基板１ の同一表面上の光導波路２と重ならない位置にその一部が配置するように形成さ れ、光導波路２に電界をかけるためのそれぞれ信号電極およびア―ス電極、５は 信号電極３とア―ス電極４の一端に接続され、信号電極３に印加する電気信号を 発生する変調用信号源、６は信号電極３とア―ス電極４の他端同士を終端するマ ッチング抵抗である。

【０００３】 このような構成において、図３（Ａ）で左側から光導波路２に入ってきた入力 光は、変調信号源５から信号電極３に電気信号を印加することにより変調を受け 、変調光として光導波路２の他端から出力される。この場合の変調方式は、基板 １に電界を印加すると屈折率が変化する現象（電気光学効果）を利用したもので ある。基板１に電界を印加すると、光導波路２の屈折率が変化する結果、光導波 路２から出力される光の位相が入力部の光の位相よりもずれてくる（見掛上、光 導波路長さが変化して位相変調がかかる）。したがって、図３装置を位相変調器 として用いることができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記の導波路型光変調器において、電極から出た電気力線は全てが光導波路を 貫くことが理想であるが、実際には基板中の導波路のない部分を電気力線の相当 部分が通るので駆動効率が悪く、駆動電圧が高くなるという欠点があった。

【０００５】 本考案は、上記の課題を解決するためになされたもので、駆動電圧の低い導波 路型光変調器を実現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は電気光学効果を有する基板上に光導波路と、この光導波路に電界を印 加する変調用電極とが形成され、この変調用電極に電圧を加えて入射光の位相を 制御する導波路型光変調器に係るもので、その特徴とするところは光導波路の両 側で基板の同一表面上にその電気力線が前記光導波路を貫くように信号電極とア ―ス電極とが形成され、前記基板において前記光導波路および２つの前記電極が 形成されている部分の裏面が溝状に削り取られている点にある。

【０００７】

【作用】

電極と光導波路が形成されている部分の基板が薄いので、電気力線が導波路に 集中して変調効率が改善され、駆動電圧を下げることができる。また電気力線の 一部が溝部分を通るので、マイクロ波の実効屈折率が下がり、応答帯域が拡大す る。

【０００８】

【実施例】

以下本考案を図面を用いて詳しく説明する。 図１は本考案に係る導波路型光変調器の一実施例で光位相変調器を構成したも のを示す構成断面図である。図３と同じ部分は同一の記号を付して説明を省略す る。 図において、基板１の信号電極３，光導波路２およびア―ス電極４の一部の裏 面は溝８が形成されるように削り取られている。溝８の内部の誘電率は基板１の 誘電率より小さい物質（例えば空気）で充填されている。その結果、基板の薄く なった部分に導かれた電気力線の大部分は光導波路２を通るので、駆動効率が良 くなり、駆動電圧の低減が可能となる。また、電気力線の一部が溝８を通るので 、電極３，４を通るマイクロ波の実効屈折率ｎ_m は実質的に低下し、この光位相 変調器の応答周波数ｆは次式で示されるように高くなる。 ｆ＝１．４ｃ／（π｜ｎ_m −ｎ_l ｜ｌ） …（１） ここでｎ_m ：マイクロ波の実効屈折率（〜４．２） ｎ_l ：導波路中の光に対する屈折率（値２．１〜２．２） ｌ：電極長 ｃ：光速 その外の動作は図３の場合と同様である。

【０００９】 このような構成の導波路型光変調器によれば、電極と光導波路直下の基板部分 を薄くすることにより、電気力線を導波路に集中させることができるので、駆動 電圧を下げることかできる。 また電気力線の一部が溝中を通り、電気光学素子を通る電気力線の数が減少す るので、マイクロ波の実効屈折率が低下し、進行波型電極を用いた場合にマイク ロ波の進行速度が早くなり、広帯域化することができる。 また基板の一部を薄くするだけなので、基板の強度も十分あり、製作，ハンド リングが容易である。

【００１０】 なお上記の実施例では進行波型電極を用いているので、終端抵抗６を用いてい るが、集中型電極を用いる場合は省略することができる。 また溝の断面形状は方形に限らない。

【００１１】 図２は本考案に係る導波路型光変調器の他の実施例で、光強度変調器を構成し たものを示す構成図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である 。 １２は基板１上にマッハツェンダ型の干渉器構造となるように形成された光 導波路であり、分岐部１２ａ，２つに分岐された部分１２ｂ，１２ｃおよび結合 部１２ｄを有する。基板１において、信号電極１３は光導波路１２ｂと１２ｃの 間、２つの接地電極１４は光導波路１２ｂと１２ｃの外側に形成され、対称電極 構造となっている。信号電極１３，光導波路１２ｂ，１２ｃ，およびア―ス電極 １４の一部が形成されている基板部分の裏面から溝１８が削りとられている。

【００１２】 上記の構成において、図２（Ａ）で左側から光導波路１２に入ってきた入力光 は、光導波路１２の分岐部１２ａで２つに分かれて、光導波路１２の１２ｂ，１ ２ｃを進む。光導波路１２の１２ｂ，１２ｃ部分には変調用電極１３，１４が形 成されており、光導波路１２に電界が印加される構造となっている。この電界に より電気光学効果が生じ、光導波路１２の１２ｂ，１２ｃ部分の屈折率が変る。 変調用電極１３に電圧が加わっていないときは、光導波路１２の１２ｂ，１２ｃ 部分の屈折率は変化しないので、分岐後の光は位相差を生じず、光導波路１２の 結合部１２ｄで再び合波し、入力光と同じ光が出力光となる。一方、変調用電極 １３，１４に適当な電圧が印加されると、光導波路１２ｂ，１２ｃ部分の屈折率 に差が生じ、例えば両分岐光の位相がπだけずれると、光導波路１２の結合部１ ２ｄで合波されたときに互いに打消しあい、出力光は消滅する。したがって、駆 動電圧源の出力電圧を変えることにより、光の強度変調やオンオフ制御を行うこ とができる。

【００１３】 このような構成の光強度変調器によれば、図１の場合と同様、電気力線を導波 路に集中させることができるので、駆動電圧を下げることかでき、またマイクロ 波の実効屈折率が下がるので、応答帯域が広がる。

【００１４】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、駆動電圧が低く、帯域の広い導波路型光変 調器を簡単な構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る導波路型光変調器の一実施例を示
す構成図である。

【図２】本考案に係る導波路型光変調器の第２の実施例
を示す断面図である。

【図３】導波路型光変調器の従来例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２，１２ 光導波路 ３，１３ 信号電極 ４，１４ ア―ス電極 ８，１８ 溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電気光学効果を有する基板上に光導波路
   と、この光導波路に電界を印加する変調用電極とが形成
   され、この変調用電極に電圧を加えて入射光の位相を制
   御する導波路型光変調器において、光導波路の両側で基
   板の同一表面上にその電気力線が前記光導波路を貫くよ
   うに信号電極とア―ス電極とが形成され、前記基板にお
   いて前記光導波路および２つの前記電極が形成されてい
   る部分の裏面が溝状に削り取られていることを特徴とす
   る導波路型光変調器。